一种具有内在佐剂功能的Fc纳米颗粒及其应用

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华人抗体协会会刊Antibody Therapeutics 被Web of Science核心数据库ESCI收录，欢迎投稿！ 

近日，华人抗体协会旗下期刊、牛津大学出版社出版的Antibody Therapeutics发表了原论文标题为：FcRider: a recombinant Fc nanoparticle with endogenous adjuvant activities for hybrid immunization 的研究论文 ^[1]。此文被选为当期封面论文。该论文报道了波士顿Antagen Pharmaceuticals公司在抗体工程改造方面的一个独特的发现。其英文全文可通过如下链接或者点击文末左下角的“阅读原文”来免费获得: https://academic.oup.com/abt/article/7/4/295/7739094。

关于这项最新研究成果，论文的通讯作者，Antagen公司首席科学官高闻达博士指出：“我们的这一发现，在佐剂研究、创新型免疫策略以及开发岩藻糖缺失抗体应用方面有着重大的意义，也是华人抗体协会提出的AntibodyPlus概念的又一实例。具体来说，目前获批和在研的佐剂大多以激活Toll-like Receptor（TLR）通路为主要的作用机理。但针对同样是表达在抗原提呈细胞（APC）表面的激活型抗体受体FcγR（例如人FcγRIIIA和小鼠的FcγRIV），以达到佐剂作用的则鲜有研究。Antagen的研发人员发现，将人IgG1或小鼠IgG2a抗体的Fc片段通过Foldon三聚体序列链接后，Fc片段可自组装成同源六聚体纳米颗粒（命名为FcRider）。当用岩藻糖转移酶缺失的Fut8-/- CHO 细胞表达FcRider后，这样的Fc纳米颗粒具有佐剂功能。

例如，将模式抗原鸡蛋清溶菌酶（HEL）与FcRider制成融合蛋白，溶于PBS后注入SW HEL B细胞受体转基因小鼠，可以在没有任何其他外源佐剂参与的情况下，刺激生发中心（Germinal Center）B细胞表达GL7生物标志物。GL7的上调与GC B细胞激活，抗体亲和力成熟的CDR3区超突变（SHM），以及IgG抗体亚型转换、分泌等有关。而且，实验表明，FcRider的佐剂作用需要两方面的因素：1）Fc多聚体的形成，2）岩藻糖缺失带来的对FcγR的高亲和力。在这两种因素的共同作用下，FcγR被FcRider强烈激活，进而活化APC，起到佐剂的作用。

该图来自于英文论文原图5。与通常思路将抗原与Fc单体融合不同，只有当抗原与Fc多聚体FcRider融合，才观察到激活GL7的佐剂效应（图5B）。在头对头比较实验中，岩藻糖缺失型（Afucosylated，AF）比野生型（wild type，WT）更具GL7的激活能力（图5C）。AlphaFold3 模型也呈现了HEL-FcRider的完美三维六聚体构像（杂志封面图）。

应用前景

常规的佐剂往往是疏水性的强烈刺激TLR通路的物质，不仅不适用于直接施用于敏感的部位（例如黏膜表面或血液注射），而且可能造成抗体结构的破坏。因而，传统的免疫策略通常是将主动免疫（打疫苗和佐剂）和被动免疫（注射中和抗体）分开。而FcRider可以被看作是特殊空间组织形式的Fc片段，可以直接与Fab、ScFv或VHH重组成多臂抗体，具有更强的亲合力。同时，加上抗原分子或具免疫原性的片段，岩藻糖缺失形式的Ag-Ab-FcRider可利用其内源性的佐剂功能，实现主动和被动免疫的结合。须知，上述构建中的Ag、Ab并不互相识别，因而主动和被动免疫针对的是不同的靶点。这样的免疫策略被Antagen科学家首创性地称之为杂合免疫（Hybrid Immunization）。

利用抗原佐剂混合物的主动免疫虽然能实现长久的免疫细胞的记忆，但起效较慢，需要多次加强免疫。而注射中和抗体的被动免疫虽然能立即起效，但不持久且因注射量大而代价高昂。例如新冠疫情期间，对免疫低下的群体（例如老年人、服用免疫抑制剂的病人）的主动免疫效果并不理想。未来如果对这部分人群采用杂合免疫策略，则能达到更早期就起效的全程保护，也或许能更有效地抑制突破性感染。在某些传染病中，疫苗的靶点和中和抗体的靶点往往不同。例如，在疟原虫进入红细胞之前，阻断其感染肝细胞的疟疾中和抗体，与抑制疟原虫从人传播到蚊子体内的传播阻断疫苗，如果能借助Ag-Ab-FcRider平台整合到一起，则能在被动注射的长效中和抗体在血液中存在期间（3个月以上），主动刺激免疫系统激发阻断疟原虫传播的抗体。这些未来的创新型应用都需要一款能同时整合抗原和抗体，既保持彼此活性，能激活免疫系统，又不会在血液或肌肉注射时给人体造成毒性的新型佐剂。FcRider正是一款继承了治疗性IgG抗体的优秀理化性质，有望带来理论和实践上突破的新型佐剂。

最后需要重点指出的是，FcRider具有很好的成药性，分子可溶性稳定性和表达量都与治疗性抗体无异。Antagen公司的研发人员不仅在HEL模型中，而且在NIH资助的HIV疫苗和白色念珠菌疫苗模型中都验证了FcRider作为内源性佐剂，刺激抗原特异性抗体产生的活性。正由于这样的佐剂避免了抗原与外源的强促炎且往往是脂溶性/乳性的常规佐剂物理混合，用FcRider这一平台可以实现科学家们长久以来制备“口服疫苗”的愿景。将Ag-FcRider融合蛋白直接用岩藻糖缺失的可口服的植物或酵母细胞表达，这样可避免高成本和繁复的纯化、冷链、上医院注射等步骤。在用AI设计蛋白纳米颗粒的时代，这样的自带佐剂的重组口服疫苗，将极大增强人类抗击传染病的能力。这样的思路，同样可以应用到肿瘤治疗领域。将肿瘤疫苗与治疗性抗体通过岩藻糖缺失的FcRider平台整合，将催生一系列新型抗肿瘤分子。

论文第一作者为Antagen 公司的毛昌群博士，曾作为第一作者发现了实验动物豚鼠体内对岩藻糖缺失抗体敏感的gpFcγRIV受体 ^[2]，并相继在一系列实验动物模型中，鉴定出对岩藻糖缺失抗体敏感的未曾报道过的FcγR受体 ^[3]。论文资深通讯作者为Antagen公司首席科学官高闻达博士。高博士此前曾担任哈佛大学医学院助理教授，长期从事T细胞生物学和抗体工程方面的药物研发工作。

Antagen公司为华人抗体科学家自主在波士顿创立的研发公司，主攻抗体生产细胞株的糖基化改造和抗体工程化赋能。目前，FcRider技术已申请了美国发明专利。公司积极欢迎有意进一步开发此技术的公司进行商务合作。

[1] Mao C, Eberle K, Chen X, Zhou Y, Li J, Xin H, Gao W. FcRider: A Recombinant Fc Nanoparticle with Endogenous Adjuvant Activities for Hybrid Immunization. Antib. Ther. 2024, 7(4):295-306. 

[2] Mao C, Near R, Gao W. Identification of a Guinea Pig Fcγ Receptor that Exhibits Enhanced Binding to Afucosylated Human and Mouse IgG. J. Infect. Dis. Med. 2016, 1:102.

[3] Mao C, Near R, Zhong X, Gao W. Cross-species higher sensitivities of FcγRIIIA/FcγRIV to afucosylated IgG for enhanced ADCC. Antib. Ther. 2021, 4(3):159-170.

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